摘要：針對(duì)新疆降水稀少、蒸發(fā)量大，土壤鹽堿化面積不斷蔓延，改良鹽堿地用水量居高不下等問(wèn)題，提出一種以作物為圓心滯后滴水的3環(huán)灌溉模式，探究其節(jié)水排鹽效果.將枸杞作為研究對(duì)象，根據(jù)土壤濕潤(rùn)體內(nèi)鹽分運(yùn)移規(guī)律，試驗(yàn)確定第1環(huán)、第2環(huán)、第3環(huán)的半徑分別為5，10，15 cm.在滴水器流量為3 L／h的條件下，第1環(huán)（最內(nèi)環(huán)）先開(kāi)始滴水，2 h之后，其滴水產(chǎn)生的土壤濕潤(rùn)體脫鹽范圍超出第2環(huán)位置時(shí)，打開(kāi)第2環(huán)滴水閥門(mén);以此類(lèi)推，2 h之后打開(kāi)第3環(huán)滴水閥門(mén)，各環(huán)滯后滴水將根系發(fā)育范圍內(nèi)的鹽分逐步追壓至根系發(fā)育范圍之外，從而達(dá)到節(jié)水排鹽的效果.對(duì)晾干后土體采用剖面法取樣測(cè)定不同位置的鹽分含量，結(jié)果表明：環(huán)心附近的鹽分少，離環(huán)心越遠(yuǎn)鹽分含量越多;環(huán)心水平方向40 cm處不同深度取土檢測(cè)鹽分質(zhì)量比：在（0，10］，（10，20］，（20，30］，（30，40］和（40，50］ cm分別為61.550，57.640，53.470，50.690和129.650 g／kg，表明土壤鹽分積累在濕潤(rùn)體邊緣，排鹽效果良好;同時(shí)，試驗(yàn)的灌水定額為31.5 mm（315 m³／hm²），年總灌水量為1 890 m³／hm²，較常規(guī)滴灌條件下枸杞的年灌水量3450 m³／hm²節(jié)約了1560 m³／hm²，節(jié)水效果顯著.

關(guān)鍵詞： 三環(huán)追壓非等灌;土壤濕潤(rùn)體;鹽分的反彈足跡;環(huán)尺寸;自動(dòng)化

中圖分類(lèi)號(hào)： S275.6;S278 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1674-8530（2024）09-0948-09

DOI：10.3969/j.issn.1674-8530.21.0291

董文明，何金春，穆哈西，等.三環(huán)追壓非等灌對(duì)枸杞根系濕潤(rùn)體鹽分的影響[J]. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2024，42（9）：948-956.

DONG Wenming， HE Jinchun， MU Haxi， et al. Effect of three-ring pressure and unequal irrigation on salt content of root moist body of Lyceum Barbarum[J]. Journal of drainage and irrigation machinery engineering（JDIME）， 2024， 42（9）： 948-956. （in Chinese）

Effect of three-ring pressure and unequal irrigation on salt

content of root moist body of Lyceum Barbarum

DONG Wenming^{1，2，3}， HE Jinchun^1，2， MU Haxi^1，2*， YANG Peiling³

（1. College of Hydraulic and Civil Engineering， Xinjiang Agricultural University， Urumqi， Xinjiang 830052， China; 2. Xinjiang Key Laboratory of Hydraulic Engineering Security and Water Disasters Prevention， Urumqi， Xinjiang 830052， China; 3. College of Hydraulic and Civil Engineering， China Agricultural University， Beijing 100083， China）

Abstract： Aiming at the problems of scarce precipitation， high evaporation， continuous spread of soil salinization area， and high water consumption in improved saline-alkali land in Xinjiang， a 3-ring irrigation mode with lagged dripping centered on the crop was proposed to investigate its water-saving and salt-drainage effect. Taking Lycium Barbarum as the research object， according to the salt transport law within the soil wetting body， the test determines that the radius of the 1st ring， the 2nd ring and the 3rd ring were 5， 10 and 15 cm， respectively. Under the condition of dripper flow rate of 3 L／h， the 1st ring （the innermost loop） started dripping first. After 2 h， when the desalination ranges of the soil wetting body produced by the dripping exceeded the position of the 2nd loop， then the drip valve of the 2nd loop was opened. By analogy， after 2 h， the third loop drip valve was opened， and each loop lag drip would root development range of salts gradually chase pressure to the root development to outside the range， thereby achieving the effect of water-saving and salt discharge. The profile method was used to sample and measure the salt content at different positions of the soil after drying. The results show that there is less salt near the loop center， and the farther away from the loop center the higher the salt content. Soil samples are taken at different depths of 40 cm in the horizontal direction of the center of the ring to test the salt mass ratio： 61.550， 57.640， 53.470， 50.690， and 129.650 g／kg are taken at （0，10］， （10，20］， （20，30］， （30，40］， and （40，50］ cm， respectively， which indicate that soil salts accumulate at the edge of the wetted body and the effect of salt exclusion is good. At the same time， the irrigation quota of this experiment is 31.5 mm （315 m³／hm²）， and the total annual irrigation water volume is 1890 m³／hm²， which is higher than that of the conventional drip irrigation conditions. The annual irrigation volume of Lycium Barbarum is 3450 m³／hm²， saving 1560 m³／hm²， and the water-saving effect is remarkable.

Key words： three-ring chases pressure unequal irrigation;soil moisture body;rebound footprint ofsalt;size of ring;automation

新疆降雨稀少、蒸發(fā)量大，屬于西北干旱缺水地區(qū).近十幾年來(lái)，滴灌技術(shù)的普及，土壤鹽分積累在濕潤(rùn)體邊緣，使土壤鹽堿化面積不斷擴(kuò)大^［1］.新疆已有120萬(wàn)hm²農(nóng)田變成鹽堿地，壓鹽用水量占農(nóng)業(yè)用水量的38.2％，水鹽不平衡的現(xiàn)狀日益凸顯，土壤的鹽堿化已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的障礙^［2-3］.目前存在以下5個(gè)問(wèn)題：① 滴灌濕潤(rùn)體覆蓋不了根系的發(fā)育范圍.② 灌水時(shí)間較長(zhǎng).③ 在滴灌條件下鹽分積累在濕潤(rùn)鋒邊緣，導(dǎo)致土壤鹽堿化.④ 水源的礦化度高.土壤本身的鹽分和水源的鹽分加之肥料的混合物形成污水（咸水），污水通過(guò)不同渠道下滲補(bǔ)給地下水，導(dǎo)致地下水的礦化度逐步增大易形成地下咸水（苦咸水），再抽地下咸水對(duì)作物進(jìn)行灌溉，造成土壤鹽堿化面積不斷增大，作物易絕產(chǎn)甚至死亡，對(duì)生物圈和生態(tài)平衡造成威脅.⑤ 水量浪費(fèi).新疆采用改良鹽堿地的年壓鹽用水量達(dá)8 000～10 000 m³／hm²，在滴灌條件下，每年2～3次壓鹽，秋季一次壓鹽的用水量為3 000～4 500 m³／hm²，甚至更多^［4-6］.由上述5種問(wèn)題可知，控制作物根系發(fā)育范圍內(nèi)的鹽分是關(guān)鍵問(wèn)題，有重要的研究意義.

土壤鹽堿化是造成土壤退化、土壤質(zhì)量降低及荒漠化的主要原因，也是全世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)亟待解決的重大問(wèn)題.世界各國(guó)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始研究鹽堿地，取得了令人矚目的成就.國(guó)內(nèi)外改良鹽堿地的研究現(xiàn)狀可歸納為這幾種措施^［7-9］：農(nóng)業(yè)改良（可調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱等，但土壤易鹽堿化），水利改良，生物改良，化學(xué)改良，土壤酸堿度的改良，以及最近采用雙管、三管及四管滴灌的方法，但是水源的浪費(fèi)現(xiàn)象依然比較嚴(yán)重.

在新疆水資源短缺、土地鹽堿化嚴(yán)重的背景下，文中以滴灌條件下鹽分積累在濕潤(rùn)體邊緣的規(guī)律為切入點(diǎn)，將現(xiàn)有的滴灌帶布設(shè)模式改為半徑不同、滯后連續(xù)滴水的三環(huán)滴灌（即多環(huán)追壓非等灌^［10］）.通過(guò)試驗(yàn)確定3個(gè)環(huán)的半徑，在各環(huán)圍繞枸杞滯后滴水的條件下，后環(huán)安裝在前環(huán)脫鹽邊界線(xiàn)內(nèi)，逐步往外追壓根系發(fā)育范圍內(nèi)的鹽分，擴(kuò)大濕潤(rùn)體的脫鹽范圍，以節(jié)約壓鹽用水量;簡(jiǎn)介3環(huán)追壓非等灌的自動(dòng)化過(guò)程，為改良鹽堿地、生態(tài)系統(tǒng)及農(nóng)業(yè)的快速協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論和實(shí)踐依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年8月至2020年10月在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，最高溫度為25 ℃，最低溫度為20℃.試驗(yàn)土取自新疆呼圖壁縣二十里店棉花地，試驗(yàn)土是以硫酸根離子為主的強(qiáng)堿性土.土樣初始鹽分（離子總量質(zhì)量比）為77.549～86.377 g／kg，平均值為81.928 g／kg;取土深度為0～50 cm，pH為10.85，體積初始含水率為6％，土壤容重為1.25 g／cm³;水樣的pH為7.9，鹽分初始質(zhì)量比為0.566 g／kg.試驗(yàn)設(shè)備有環(huán)刀、土鉆、尺子、烘干箱、鋁盒、電子秤、水箱、土箱、滴灌管、滴水器、滴水環(huán)及滴頭.水樣和土樣的鹽分初始質(zhì)量比ω_m1見(jiàn)表1，h為取土深度.

對(duì)試驗(yàn)土進(jìn)行碾壓、晾干、粉碎、過(guò)篩之后，分層夯實(shí)裝于3個(gè)土箱內(nèi)，土箱的長(zhǎng)和寬均為0.8 m，高度為1.2 m.試驗(yàn)重復(fù)一次，灌水6次的濕潤(rùn)體內(nèi)取土檢測(cè)鹽分.土壤含水量采用烘干法，土壤容重采用環(huán)刀法，土樣鹽分采用溶液法.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)參數(shù)的選定

1） 試驗(yàn)的組成部件.試驗(yàn)由毛管、滴水器、小球閥、滴頭、圓環(huán)等5個(gè)部件組成，如圖1所示.球閥用于控制流入圓環(huán)的流量，滴水器流量q_a為3 L／h.水通過(guò)滴水器流入圓環(huán)，圓環(huán)上的每個(gè)滴頭同時(shí)滴水.

2） 圓環(huán)上滴頭間距.以滴灌的相鄰2個(gè)滴頭同時(shí)滴水所產(chǎn)生濕潤(rùn)體的交匯鋒間不發(fā)生鹽分積累的原理為依據(jù)^［11］，通過(guò)試驗(yàn)確定各環(huán)的相鄰滴頭間距為5 cm.

3） 第1環(huán)半徑.圖2是半徑為15 cm的圓環(huán)中心的鹽分示意圖，圖中圓環(huán)中心豎向鹽分的淋洗效果并不理想，可見(jiàn)三環(huán)中第1環(huán)的半徑是淋洗圓環(huán)中心鹽分的關(guān)鍵.取3種不同環(huán)半徑進(jìn)行試驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比選，表2為第1環(huán)半徑方案比較，表中r，t_d分別為環(huán)半徑、滴水時(shí)間，選定第1環(huán)半徑為5 cm.

4） 灌水定額.灌水定額是指一次灌水單位灌溉面積上的灌水量，是在無(wú)雨條件下，作物一次灌水滿(mǎn)足植物蒸發(fā)蒸騰量（作物、氣象、土壤與農(nóng)業(yè)措施等）即作物正常生長(zhǎng)所需的水量.所以，作物的設(shè)計(jì)灌水定額必須綜合考慮灌區(qū)的地理位置（山區(qū)、平原區(qū)、南疆、北疆等）、作物類(lèi)型及計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（作物種類(lèi)、田間持水量、各生育期耗水量及降水量等）、土壤性質(zhì)（土壤類(lèi)型、田間持水量、土壤含水率上限和下限等）等因素^［12-14］.灌水定額用最大凈灌水深度表示時(shí)，最大凈灌水深度是指當(dāng)土壤缺水量達(dá)到允許缺水量時(shí)，為補(bǔ)充該缺水量所需要的水深，計(jì)算式^［15］為

m_max=0.1γHP（θ_max-θ_min），（1）

灌水定額及土壤體積含水率滿(mǎn)足2個(gè)條件，即

m_minlt;m_J≤m_max，（2）

θ_dwlt;θ_min≤θ_max，（3）

以上式中：m_max為灌水定額或最大凈灌水深度，mm;γ為土壤容重，g／cm³;H為計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，m;P為土壤濕潤(rùn)比，％;θ_max為土壤田間持水量，即允許土壤質(zhì)量含水率上限（占干土質(zhì)量），％;θ_min為計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)允許土壤質(zhì)量含水率下限（占干土質(zhì)量），％;θ_max-θ_min為土壤有效持水量（占干土質(zhì)量），％;m_J為凈灌水深度，mm;θ_dw為土壤的凋萎系數(shù)^［16］.

測(cè)定的土壤容重γ為1.25 g／cm³，計(jì)劃濕潤(rùn)深度H為0.6 m;通過(guò)觀測(cè)得θ_max為28％，θ_min為16％，土壤濕潤(rùn)比為P為35％.數(shù)據(jù)代入式（1）計(jì)算得m_max為31.5 mm.

5） 設(shè)計(jì)灌水周期T（d）：

T=m_max／I_a，（4）

式中：I_a為作物蒸發(fā)蒸騰量，通過(guò)調(diào)查，I_a為5.5 mm／d.

灌溉水利用系數(shù)為0.98，m_max計(jì)及毛管的損失后為m_m=32 mm，代入式（4）計(jì)算灌水周期T約為6 d.

6） 灌水延續(xù)時(shí)間，為通過(guò)滴頭將灌水量灌到毛管灌水深度所需要的灌水時(shí)間，計(jì)算式為

t=[SX（]m_mS_rS_t[]nq_a[SX）]，（5）

式中：t為某次灌水延續(xù)時(shí)間，h;S_r，S_t分別為枸杞的株距、行距，m;n為滴水器數(shù)量.

野外試驗(yàn)栽種植物的株、行距均為1.8 m，每棵枸杞的滴水量用滴水器上的球閥控制，n為3，q_a為3 L／h，數(shù)據(jù)代入式（5）計(jì)算得灌水延續(xù)時(shí)間t約為12 h.根據(jù)3環(huán)滯后連續(xù)滴水要求，可知第1環(huán)滴水6 h，第2環(huán)滴水4 h，第3環(huán)滴水2 h，如圖3所示.

1.2.2 試驗(yàn)順序及滴水規(guī)律

1） 試驗(yàn)順序.① 在表2中所選的第1環(huán)半徑為5 cm的條件下，第1環(huán)滴水2 h后結(jié)束試驗(yàn)，在第1環(huán)濕潤(rùn)體內(nèi)取土檢測(cè)鹽分（8種離子），并以晾干濕潤(rùn)體剖面及濕潤(rùn)體鹽分的反彈足跡為依據(jù)，確定第1環(huán)濕潤(rùn)體的脫鹽和積鹽邊界線(xiàn)，并確定第2環(huán)的尺寸及安裝位置;② 尺寸已確定的第1環(huán)和第2環(huán)安裝在另一個(gè)試驗(yàn)箱內(nèi)，第1環(huán)滴水2 h之后，第1環(huán)脫鹽邊界線(xiàn)內(nèi)的第2環(huán)開(kāi)始滴水，這時(shí)第1環(huán)和第2環(huán)同時(shí)滴水，這2個(gè)環(huán)同時(shí)滴水2 h后結(jié)束試驗(yàn)，在2個(gè)環(huán)同時(shí)滴水所產(chǎn)生濕潤(rùn)體內(nèi)取土檢測(cè)鹽分，待濕潤(rùn)體剖面晾干后，觀測(cè)雙環(huán)濕潤(rùn)體的大小、脫鹽邊界線(xiàn)、積鹽邊界線(xiàn)及鹽分的反彈足跡并以此為依據(jù)，確定第3環(huán)的尺寸及安裝位置;③ 最后三環(huán)試驗(yàn).

2） 三環(huán)的滴水規(guī)律.三環(huán)的尺寸已確定后，把3個(gè)環(huán)安裝在另一個(gè)箱內(nèi)，第1環(huán)滴水2 h后，在第1環(huán)濕潤(rùn)體脫鹽邊界線(xiàn)內(nèi)安裝的第2環(huán)開(kāi)始滴水，這時(shí)第1環(huán)和第2環(huán)都在滴水（如圖3所示）.第1環(huán)和第2環(huán)同時(shí)滴水2h后，在第2環(huán)濕潤(rùn)體的脫鹽邊界線(xiàn)內(nèi)安裝的第3環(huán)開(kāi)始滴水，這時(shí)3個(gè)環(huán)同時(shí)滴水，2 h后結(jié)束試驗(yàn)（如圖3所示）.三環(huán)的累積滴水延續(xù)時(shí)間為12 h，即第1環(huán)從8：00點(diǎn)開(kāi)始滴水至14：00結(jié)束，第2環(huán)從10：00滴水至14：00結(jié)束，第3環(huán)從12：00滴水至14：00結(jié)束（如圖3所示）.

環(huán)的數(shù)量大于2（即多環(huán)）;第1環(huán)、第2環(huán)及第3環(huán)的灌水量都不相同（即非等灌）;各環(huán)滯后連續(xù)滴水加速鹽分向濕潤(rùn)體邊緣積累（即追壓）.因此，該技術(shù)的名稱(chēng)為三環(huán)追壓非等灌技術(shù)，安裝各環(huán)的方法如圖4所示.

1.2.3 數(shù)據(jù)的測(cè)定方法

1） 濕潤(rùn)體鹽分檢測(cè)點(diǎn)的選擇方法.在三環(huán)滯后連續(xù)滴水的條件下，灌水6次后濕潤(rùn)體的一半取土（水平距每10 cm和不同深度）檢測(cè)鹽分，取土深度為50 cm、水平50 cm，共檢測(cè)鹽分點(diǎn)數(shù)25個(gè)，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都有8種離子.由于檢測(cè)鹽分的點(diǎn)數(shù)和數(shù)據(jù)多， 為清晰展示根系發(fā)育范圍內(nèi)鹽分的變化情況，采用以下方法確定檢測(cè)鹽分點(diǎn)的位置.

2） 鹽分檢測(cè)點(diǎn)位置的確定.① 試驗(yàn)表明濕潤(rùn)體內(nèi)鹽分隨灌水次數(shù)增多而向濕潤(rùn)體邊緣運(yùn)移，濕潤(rùn)體脫鹽邊界線(xiàn)內(nèi)的鹽分逐漸減少并逐步積累在濕潤(rùn)體邊緣;② 濕潤(rùn)體剖面晾干7 d后鹽分的反彈距為5 cm，濕潤(rùn)體內(nèi)的鹽分反彈仍在過(guò)渡區(qū)內(nèi);③ 枸杞垂直根系主要分布在20～40 cm的深度，水平根系主要分布在距樹(shù)干0～14 cm內(nèi)^［17］.綜合分析上述3種因素，以灌水6次后濕潤(rùn)體為對(duì)象，在濕潤(rùn)體離環(huán)心水平距40 cm處檢測(cè)不同深度的鹽分.檢測(cè)結(jié)果與對(duì)應(yīng)土樣鹽分初始值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算濕潤(rùn)體鹽分的降低量，揭示三環(huán)法對(duì)土壤濕潤(rùn)體鹽分運(yùn)移的驅(qū)動(dòng)規(guī)律.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 單環(huán)濕潤(rùn)體鹽分的反彈足跡

圖5為試驗(yàn)箱裝置.在第1箱中心安裝半徑為5 cm的單環(huán).滴水器流量為3 L／h，灌水2 h后結(jié)束試驗(yàn).采用立即剖面法，單環(huán)濕潤(rùn)體的一半離環(huán)心水平方向每10 cm不同深度取土檢測(cè)鹽分.圖6為單環(huán)濕潤(rùn)體取土樣點(diǎn).

濕潤(rùn)體的另一半保留下來(lái)晾干7 d后鹽分的反彈足跡如圖7所示;采用觀測(cè)值繪制鹽分的變化過(guò)程，并選定第2環(huán)的尺寸及安裝位置如圖8所示，圖中h′為下滲深度、L為離環(huán)心水平距.

對(duì)圖8進(jìn)行分析可知：曲線(xiàn)C表示積鹽區(qū)邊界線(xiàn)，離環(huán)心水平距為26 cm;曲線(xiàn)B是過(guò)渡區(qū)邊界線(xiàn)，離環(huán)心水平距為23 cm.一般積鹽區(qū)包括過(guò)渡區(qū)，故積鹽區(qū)為離環(huán)心18～26 cm的區(qū)域，下滲深度為19～25 cm區(qū)域;曲線(xiàn)A表示濕潤(rùn)體的脫鹽邊界線(xiàn)，離環(huán)心水平距為18 cm，下滲深度為19 cm，則第2環(huán)安裝在脫鹽邊界線(xiàn)內(nèi)10 cm處時(shí)，第2環(huán)的半徑為10 cm.在此基礎(chǔ)上，以第2環(huán)的半徑為依據(jù)，另做第2箱的雙環(huán)試驗(yàn).

2.2 雙環(huán)濕潤(rùn)體鹽分的反彈足跡

在第2箱中心安裝雙環(huán).通過(guò)試驗(yàn)已確定的環(huán)半徑：第1環(huán)為5 cm，第2環(huán)為10 cm.在滴水器流量為3 L／h的條件下，首先第1環(huán)滴水2 h之后第2環(huán)開(kāi)始滴水，這時(shí)第1環(huán)和第2環(huán)同時(shí)滴水，并在2 h后結(jié)束試驗(yàn).雙環(huán)濕潤(rùn)體如圖9所示.

在雙環(huán)濕潤(rùn)體的一半水平方向每10 cm不同深度取土檢測(cè)鹽分，取土點(diǎn)如圖10所示.

采用立即剖面法，雙環(huán)濕潤(rùn)體剖面的另一半晾干7 d后鹽分的反彈足跡如圖11所示.結(jié)果表明濕潤(rùn)體鹽分的反彈只發(fā)生在過(guò)渡區(qū)內(nèi).

采用觀測(cè)值繪制鹽分的反彈足跡，并選定第3環(huán)的安裝位置，如圖12所示.

曲線(xiàn)C表示積鹽區(qū)邊界線(xiàn)，離環(huán)心水平距為35 cm，下滲深度為41 cm.曲線(xiàn)B表示過(guò)渡區(qū)邊界線(xiàn)，離環(huán)心水平距為31 cm，下滲深度為38 cm.一般積鹽區(qū)包括過(guò)渡區(qū)，因此積鹽區(qū)為離環(huán)心水平距24～35 cm區(qū)域，下滲范圍為32～41 cm.曲線(xiàn)A表示濕潤(rùn)體的脫鹽區(qū)邊界線(xiàn)，離環(huán)心水平距為24 cm，下滲深度為32 cm，因此第3環(huán)安裝在脫鹽區(qū)邊界線(xiàn)內(nèi)15 cm處時(shí)，第2環(huán)的半徑為15 cm.在此基礎(chǔ)上，以第3環(huán)半徑為依據(jù)，另做第3箱的三環(huán)試驗(yàn).

2.3 三環(huán)灌濕潤(rùn)體鹽分的反彈足跡

在第3箱內(nèi)安裝3個(gè)環(huán)，圖13為三環(huán)的濕潤(rùn)體鹽分反彈足跡.通過(guò)試驗(yàn)已確定第1環(huán)、第2環(huán)、第3環(huán)的半徑分別為5，10，15 cm.根據(jù)三環(huán)的滴水規(guī)律，在土箱中心安裝的第1環(huán)滴水2 h之后，第1環(huán)脫鹽范圍內(nèi)的第2環(huán)開(kāi)始滴水，這時(shí)第1環(huán)、第2環(huán)同時(shí)滴水.第1環(huán)和第2環(huán)滯后連續(xù)滴水2 h之后，第2環(huán)脫鹽邊界線(xiàn)內(nèi)的第3環(huán)開(kāi)始滴水，這時(shí)三環(huán)同時(shí)滴水.采用這種滯后連續(xù)滴水的方法，灌水6次后結(jié)束試驗(yàn).在此基礎(chǔ)上，采用立即剖面法，把三環(huán)濕潤(rùn)體的一半離環(huán)心水平方向每10 cm取土檢測(cè)不同深度的鹽分（取土深度為50 cm），另一半晾干7 d后觀測(cè)鹽分的反彈足跡，并繪制三環(huán)濕潤(rùn)體鹽分的變化過(guò)程線(xiàn)，即三環(huán)滯后連續(xù)滴水所產(chǎn)生濕潤(rùn)體鹽分的變化過(guò)程，如圖14所示.

2.3.1 對(duì)濕潤(rùn)體鹽分的影響

1） 環(huán)心水平方向不同深度鹽分的變化過(guò)程.表3為灌水6次后在環(huán)心水平方向40 cm處不同深度取土檢測(cè)鹽分結(jié)果，ω_m為鹽分質(zhì)量比.結(jié)果表明：濕潤(rùn)體內(nèi)的鹽分隨灌水次數(shù)增多而降低，濕潤(rùn)體內(nèi)鹽分逐漸向濕潤(rùn)體邊緣積聚.

對(duì)表3不同深度的鹽分分布可知：深度為40 cm以上的鹽分呈降低趨勢(shì)，脫鹽效果很明顯.在（40，50］ cm鹽分逐漸增多，鹽分平均值由大到小按離子排序?yàn)镾O^2-₄，Na⁺，Cl^-，Ca²⁺，Mg²⁺，HCO^-₃，K⁺.

2） 離環(huán)心水平方向40 cm處不同深度鹽分的降低量.采用表1中的土樣不同深度初始鹽分減去灌水6次后相對(duì)應(yīng)深度的鹽分可獲得鹽分降低量，如表4所示，Δω_m為鹽分質(zhì)量比降低量.

2.3.2 濕潤(rùn)體內(nèi)鹽分的各向運(yùn)移過(guò)程

采用表3離環(huán)心水平方向40 cm處不同深度的鹽分（8種離子）繪制鹽分的垂向運(yùn)移過(guò)程，如圖15所示.結(jié)果表明：環(huán)心近處的鹽分少，離環(huán)心越遠(yuǎn)在濕潤(rùn)體邊緣積累的鹽分越多，鹽分積累在濕潤(rùn)體邊緣.由于土樣是SO^2-₄ 為主的鹽土，其次是Na⁺離子，且水源中的SO^2-₄ 含量也較大，分析結(jié)果表明，含量較高的SO^2-₄ 和Na⁺在灌水過(guò)程中的初期垂向運(yùn)移速度較慢，但是隨灌水次數(shù)增多，其向濕潤(rùn)體邊緣運(yùn)移明顯.

圖16為土樣和灌水6次后的平均鹽分，即采用滯后連續(xù)滴水的三環(huán)追壓非等灌法，灌水6次的結(jié)果，圖中曲線(xiàn)D表示灌水6次后的鹽分均值曲線(xiàn)（來(lái)自表3的最后一列），E表示土壤初始鹽分的均值曲線(xiàn)（來(lái)自表1的最后一列）.不同試驗(yàn)結(jié)果表明離環(huán)心水平40 cm內(nèi)的鹽分小于50 cm外不同深度的鹽分，這進(jìn)一步說(shuō)明：濕潤(rùn)體內(nèi)的鹽分隨灌水次數(shù)增多而運(yùn)移并逐步積累在濕潤(rùn)體邊緣.在垂直方向進(jìn)行分析可知：深度超過(guò)40 cm位置的土壤內(nèi)鹽分繼續(xù)減少，在（40，50] cm的鹽分逐步增多，這符合土壤鹽分隨水運(yùn)移的規(guī)律.

滴灌條件下枸杞的年灌水量為3 450 m³／hm²時(shí)效果最佳^［18］.文中試驗(yàn)的灌水定額為31.5 mm（315 m³／hm²），灌水6次時(shí)，年總灌水量為189 mm（1 890 m³／hm²），因此，節(jié)水效果顯著.目前改良鹽堿地的年壓鹽用水量為8 000～10 000 m³／hm²，三環(huán)追壓非等灌法的年灌水量為1 890 m³／hm²，可節(jié)約的水量為6 110～8 110 m³／hm².采用三環(huán)追壓非等灌栽種枸杞不需要壓鹽，與常規(guī)滴灌相比每年可節(jié)約2～3次壓鹽的水量.

2.3.3 三環(huán)追壓非等灌技術(shù)的自動(dòng)化過(guò)程

三環(huán)追壓非等灌的自動(dòng)化系統(tǒng)由屏幕、微電腦時(shí)控開(kāi)關(guān)、調(diào)壓器、電磁閥、3條毛管、滴水器、小球閥和3個(gè)圓環(huán)滴灌管組成，如圖17所示.3個(gè)電磁閥與調(diào)壓器和屏幕相連，調(diào)壓器是為保護(hù)電磁閥正常運(yùn)作.該自動(dòng)化技術(shù)可遠(yuǎn)程控制.通過(guò)編程完成由電磁閥控制各環(huán)（內(nèi)環(huán)、中環(huán)和外環(huán)）的工作狀態(tài)，系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)：控制所有輪灌組的總灌水量、灌水周期、各環(huán)的滴水時(shí)間及滴水間隔（參數(shù)可調(diào)），系統(tǒng)按設(shè)計(jì)的參數(shù)自動(dòng)循環(huán)完成.屏幕安裝在首部的支管上，在屏幕參數(shù)當(dāng)前狀態(tài)中設(shè)置各環(huán)的總滴水時(shí)間，在參數(shù)設(shè)置中調(diào)節(jié)各環(huán)滴水間隔;三環(huán)工作狀態(tài)中的開(kāi)關(guān)用于控制工作狀態(tài).

根據(jù)滴灌條件下鹽分積累在濕潤(rùn)體邊緣的原理，采用滯后滴水的三環(huán)滴灌模式較常規(guī)滴灌在節(jié)水和排鹽效果方面優(yōu)勢(shì)明顯： 1） 灌水量一定的條件下，形成的濕潤(rùn)體形狀更貼近果樹(shù)根系形狀，用水效率更高，有效預(yù)防根系鹽分返鹽; 2） 各環(huán)滯后滴水可加速濕潤(rùn)體內(nèi)鹽分向外運(yùn)移的速度，可縮短灌水時(shí)間，提高排鹽效率; 3） 減少下滲的污水量; 4） 較常規(guī)滴灌每年可節(jié)約3次的壓鹽用水量.此結(jié)果適合于當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，并與前人研究結(jié)果一致^［18］.根據(jù)果樹(shù)的類(lèi)型、根系發(fā)育深度和土壤性質(zhì)，可調(diào)節(jié)各環(huán)的滴水時(shí)間及增多環(huán)的數(shù)量，以可持續(xù)利用.三環(huán)追壓非等灌已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單，可遠(yuǎn)程控制.

3 結(jié) 論

1） 三環(huán)追壓非等灌由半徑不同滯后連續(xù)滴水的3個(gè)環(huán)狀滴灌帶組成，環(huán)的數(shù)量和各環(huán)半徑取決于枸杞根系的水平發(fā)育范圍及土壤易溶鹽的多少.各環(huán)安裝在前環(huán)脫鹽邊界線(xiàn)內(nèi)，從而向外追壓根系發(fā)育范圍內(nèi)積累的鹽分.試驗(yàn)結(jié)果表明：原土樣鹽分質(zhì)量比的平均值為81.928 g／kg，灌水6次后降低到70.600 g／kg，鹽分的降低量為11.328 g／kg.同時(shí)，每年可節(jié)約2～3次的壓鹽用水量，節(jié)水效果顯著.

2） 采用三環(huán)滯后連續(xù)滴水灌溉模式，枸杞根系發(fā)育范圍內(nèi)鹽分運(yùn)移規(guī)律不僅與土壤性質(zhì)、土壤初始含水量、滴水器流量有關(guān)，而且與各環(huán)的大小及安裝位置、灌水周期及滴水時(shí)間有關(guān).隨著灌水次數(shù)增加，濕潤(rùn)體內(nèi)的鹽分向外運(yùn)移并積累在濕潤(rùn)體邊緣，為作物根系營(yíng)造了低鹽的土壤環(huán)境.

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（責(zé)任編輯 張文濤）